(57)【要約】【課題】計測および算出される方位角に含まれる誤差の要因を判定できる方位誤差補償装置を提供する。【解決手段】Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の磁界を検知する磁気素子からなる磁気センサと、磁気素子各々が印加される磁界による磁界データを計測する計測部と、磁気素子毎の磁界データの偏差を求め、２個の異なる磁気素子の磁界データの偏差を加算して第１偏差和を算出する第１算出部と、磁気素子各々が出力する磁界データに対し、２個の異なる磁気素子における磁界データの加算値の偏差を加算して第２偏差和を算出する第２算出部と、予め複数の磁気センサから、磁気センサの２軸の組合せ毎の第１及び第２偏差和の偏差和情報と、２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角との対応を記憶する対照テーブルと、検出対象の磁気センサの２軸の偏差和情報に対し、同一の２軸の偏差和情報を有する磁気センサを対照テーブルから抽出して交角を求める交角推定部とを備える。【選択図】図１
2013117442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる磁気センサ各々から供給される磁界を検知して出力する磁界データを計測する計測部と、
前記磁気素子各々が一定磁界を印加されて一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出部と、
前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出部と、
予め複数の磁気センサから、当該磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブル記憶部と、
検出対象の磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する磁気センサを前記対照テーブルから抽出し、抽出した磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定部と
を備えることを特徴とする方位誤差補償装置。
【請求項２】
前記対照テーブルにおいて、
前記交角と対応して記憶されている前記偏差和情報が、前記単位磁気素子偏差和から前記複合磁気素子偏差和を減算し減算結果を当該複合磁気素子偏差和で除算した偏差データであり、
前記交角推定部が、検出対象の磁気センサの前記偏差和情報から前記偏差データを算出し、算出された前記偏差データにより、前記対照テーブルから検出対象の磁気センサの各磁気素子間の磁界の検出方向の交角を求めること
を特徴とする請求項１に記載の方位誤差補償装置
【請求項３】
前記偏差データが
前記単位磁気素子偏差和から、前記交角を変数とする増加関数を乗算した前記複合磁気素子偏差和を減算し、減算結果を当該複合磁気素子偏差和で除算して求められること
を特徴とする請求項２に記載の方位誤差補償装置。
【請求項４】
Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサに対し、予め設定された一定磁界を、磁界印加装置により印加する磁界印加過程と、
計測部が、前記磁気素子の各々が前記一定磁界を検知して出力する磁界データを計測する計測過程と、
単位磁気素子偏差和算出部が、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出過程と、
複合磁気素子偏差和算出部が、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出過程と、
交角推定過程が、予め複数の３軸磁気センサから、当該３軸磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブルから、検出対象の３軸磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する３軸磁気センサを抽出し、抽出した３軸磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定過程と
を含むことを特徴とする方位誤差補償方法。
【請求項５】
コンピュータを、
Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサに対し、予め設定された一定磁界を、磁界印加装置により印加して、前記磁気素子の各々が前記一定磁界を検知した磁界データを用い、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出手段、
前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出手段、
予め複数の３軸磁気センサから、当該３軸磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブルから、検出対象の３軸磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する３軸磁気センサを抽出し、抽出した３軸磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定手段
として機能させるためのプログラム。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の方位誤差補償装置を有し、
前記方位角誤差補償装置が、検出対照の３軸磁気センサにおける２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると判定した場合、
前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正すること
を特徴とする誤差角度補償装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の方位誤差補償装置を有し、
Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子と
検出対象の２個の前記磁気素子による２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると前記方位角誤差補償装置が判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正する誤差補償部と
を備えることを特徴とする３軸磁気センサ。
【請求項８】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の方位誤差補償装置を有し、
Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサと、
検出対象の３軸磁気センサにおける２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると前記方位角誤差補償装置が判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正する誤差補償部と、
地磁気の伏角、偏角及び傾斜角の各々を求める地磁気検出部と、
前記誤差保証部の補正した磁界データと、地磁気検出部が求めた伏角、偏角及び傾斜角の各々とから、方位角を算出する方位角算出部と
を備えることを特徴とするセンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方位誤差補償装置、方位誤差補償方法、方位誤差補償プログラム、誤差角度補償装置、３軸磁気センサ及びセンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などの携帯電子機器や携帯端末においては、方位を検出するためのセンサを含む方位検知システム（以下、「センサモジュール」と称す）が広く利用されている。また、そのセンサモジュールとＧＰＳ（Global Positioning System）機能などを組み合わせることにより、方位角に加えて、空間的な位置情報も検知することができる。このため、空間的な位置情報の検知を利用して、ナビゲーションシステムが構成でき、センサモジュールは、今後、幅広い利用が見込まれている。
【０００３】
このセンサモジュールは、方位を検出するため、自身に対する地磁気方向を検知する必要がある。
しかし、携帯電子機器等は、ユーザの携帯状態により、三次元空間内において、種々の姿勢角で使用されることになる。
このため、センサモジュールは、三次元的に種々の向きに置かれていても、正確な方位測定を実現する必要がある。
【０００４】
従来より、センサモジュールを用いて方位を測定する方法として、
・直交する３軸方向のそれぞれの磁界を検出して行う方法
・２軸方向（３軸の場合の２軸を選択する場合を含む）の磁界を検出して行う方法
・磁界と加速度センサ又はジャイロセンサなどによる地磁気に対する伏角および偏角、並びに傾斜センサ等による傾斜角を組み合わせて求める方法
等の複数の種類の方法が存在している（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４及び特許文献５を参照）。
【０００５】
ここで、携帯電子機器１００に設定されるセンサモジュール１０１の磁界の検知方向を示す座標軸と、伏角および偏角について説明する。
図１７（ａ）および（ｂ）は、携帯電子機器１００に対し、理想的な位置にセンサモジュール１０１が固定して搭載された場合における磁界の検出方向の直交座標軸を説明する図である。この図１７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ機器の平面図および側面図であり、この場合、機器の平坦な前面の法線方向をＺ軸方向とし、機器の長手方向をＹ軸とし、残りをＸ軸方向としている。
【０００６】
次に、図１８は、センサモジュールの検出方向における伏角および偏角を説明するための図である。
例えば、ＸＹ平面（磁界Ｈｘと磁界Ｈｙとの２軸が形成する２次元平面）上に求められる方位と、実際の地磁気方向との交角αを伏角といい、磁北と方位との交角βを偏角という。ここで、磁界Ｈｚの方向は、上述したＸＹ平面に対して下向きに垂直方向である。したがって、センサモジュールの出力する方位角を偏角βにより補正した値を実際の向きとして用いることになる。
【０００７】
次に、図１９は、３軸方向の各磁界を検出し、検出した磁界から求めた伏角、偏角および傾斜角とともに演算して方位を求めるセンサモジュールの構成を示す図である。
この図１９に示すセンサモジュール５０は、３軸磁気センサ２０と、信号処理部２２と、信号処理部３０とから構成されている。３軸磁気センサ２０は、三次元空間に設定される直交する３軸の各方向の磁界を検知する。検出部２は、地磁気の伏角α及び偏角βと、このセンサモジュール５０（センサモジュール１０１）が搭載される携帯電子機器１００の傾斜角とを検出する。地磁気の伏角α及び偏角βは、例えば予め内部に記憶させておく。信号処理部３０は、３軸磁気センサ２０の出力する磁界データと、検出部２０から供給される伏角α、偏角β及び傾斜角の情報とに基づいて、正確な方位角の計算を行う。
【０００８】
ここで、３軸磁気センサ２０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向の磁界を検知するＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚと、それらの磁気素子２０Ｘ、２０Ｙ、２０Ｚからの検出結果に対してオフセット処理などの信号処理を行う信号処理部２２とを備えている。つまり、３軸磁気センサ２０は、地磁気の方向および大きさを、直交する３軸方向の各成分に分離して検出している。
なお、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚとしては、例えば、磁気抵抗効果を利用したＭＲ（Magneto Resistive）センサ、ホール素子を用いたセンサ、電磁誘導を利用したＭＩ（Magneto Impedance）センサ、フラックスゲート型磁気センサ、直交フラックスゲート型磁気センサなどが用いられる。
【０００９】
また、図２０（ａ）および（ｂ）は、図１９に示した３軸磁気センサ２０の物理的構成を示す図である。ここで、図２０（ａ）は側面図であり、図２０（ｂ）は平面図である。
この図２０に示すように、３軸磁気センサ２０のチップ６３は、実装用基板２３と、それにワイヤーボンディングで実装されたＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚである。また、チップ６３は、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々で検出された磁気信号に対して演算処理を施す信号処理部３０（図１９）の回路を有する集積回路である。
ここで、この３軸磁気センサ２０は、搭載される機器に設定された前述の座標軸と整列するように、当該機器内に搭載され、それによりＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々における磁気検知の向きが、機器に設定された各軸方向と一致するようにしている。
【００１０】
ところで、上述の従来の手法においては、いずれも、３軸磁気センサにおける磁気素子の各々の磁界検知方向が、理想的に互いに直交していることが前提となっている。
また、各磁気素子の磁界検知方向と、３軸磁気センサに設定された磁界検知方向、すなわち携帯電子機器に設定された３軸方向（図１７に示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）とが、それぞれ一致していることが前提となっている。
また、磁気素子（Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚ）の各々は、その感度が互いに等しく設定されていることが前提となっている。
【００１１】
しかしながら、実際は、最終的に求められる方位角に誤差が含まれてしまうことは不可避である。その誤差の要因としては、以下の要因Ａ及び要因Ｂが考えられる。
要因Ａは、３軸磁気センサの組立工程における、実装用基板に対する磁気素子の実装ずれである。図２１（ａ）および（ｂ）は、この方位角の誤差の要因の一つである要因Ａを説明するための図である。
３軸磁気センサ１の実装基板６０上に磁気素子を配置する組立工程において、３軸磁気センサ２０の各軸についての各磁界が検知できるように、三次元の各方向に対応したＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々を設置する。すなわち、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々は、磁界の検知方向が互いに直交するように設置し、かつ、３軸磁気センサ２０の各軸の方向と、対応するＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々の磁界検出方向が一致している必要がある。
【００１２】
しかしながら、当該組立工程では、少なからず、実装用基板６０に対するＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々の設置位置ずれが生じる。この磁気素子の設置位置ずれには、図２１（ａ）および（ｂ）に示す２種類がある。
まず、図２１（ａ）に示すような、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々の磁界検知方向の少なくとも二軸が互いに直交していない状態（以下、「組立の絶対誤差」と称す）である。同図の例においては、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙの軸が、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘの軸と直交していない。
【００１３】
また、図２１（ｂ）に示すような、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚ各々の感磁方向は互いに直交しているが、３軸磁気センサ２０の磁界検知方向の各方向と、そのＸ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙ、Ｚ軸用磁気素子２０Ｚの各々の磁界検出方向との間で、少なくとも１つの方向が一致していない状態（以下、「組立の相対誤差」と称す）である。図２１の例においては、実装用基板６０に搭載される各素子が、その実装用基板６０に対して整列していないので、この場合、３軸磁気センサ２０の磁界検知方向のＸ方向、Ｙ方向と、Ｘ軸用磁気素子２０Ｘ、Ｙ軸用磁気素子２０Ｙの磁界検出方向とが一致していない。
なお、実際には、組立の絶対誤差と相対誤差とを区別することは困難である。
【００１４】
次に、要因Ｂは、３軸磁気センサ２０の各軸の磁気感度を測定して調整する際に、磁界を印加するためのコイル等の方向と、３軸磁気センサ１の磁界検知方向を一致させることが困難である、という点である。
すなわち、センサモジュール５０に用いる３軸磁気センサ２０では、地磁気を直交座標系で分解して方位計測を行う。このため、３軸磁気センサ１における互いに直交する３軸方向に対し、任意に磁界を印加することのできる空間内に当該３軸磁気センサ２０を設置し、当該３軸磁気センサ２０の磁界検知方向の交角を評価する。この交角を評価することにより、方位誤差を算出することができる。
【００１５】
ただし、３軸磁気センサ２０の各軸の磁気感度を測定して調整する際、磁界を印加するためのコイル等の方向と、３軸磁気センサ２０の磁界検知方向を一致させることが必要である。しかしながら、ＩＣソケットなどを用いて、同時に複数の３軸磁気センサ２０の磁気感度を測定する場合、ＩＣソケットの設置方向と、３軸磁気センサ２０の所望の磁界検知方向を一致させることが困難である。従って、方位誤差測定の精度は低下してしまう。
以上のような誤差の要因Ａ及び要因Ｂにより、正確な誤差角度を測定することが困難であり、この誤差角度を補正できないために、最終的に正確な方位角を求めようとしても難しい、という課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−１７２７８７号公報
【特許文献２】特開２００６−３３７０５７号公報
【特許文献３】特開２００８−２４１６７６号公報
【特許文献４】特開２００７−３０９８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、計測および算出される方位角に含まれる誤差の要因を判定できる誤差補償方法、および方位誤差補償方法を実施可能とする方位誤差補償装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の誤差を相殺して正確に方位角を決定できる誤差補償方法、誤差角度補償装置、３軸磁気センサ、およびセンサモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の方位誤差補償装置は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる磁気センサ各々から供給される磁界を検知して出力する磁界データを計測する計測部と、前記磁気素子各々が一定磁界を印加されて一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出部と、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出部と、予め複数の磁気センサから、当該磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブル記憶部と、検出対象の磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する磁気センサを前記対照テーブルから抽出し、抽出した磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の方位誤差補償装置は、前記対照テーブルにおいて、前記交角と対応して記憶されている前記偏差和情報が、前記単位磁気素子偏差和から前記複合磁気素子偏差和を減算し減算結果を当該複合磁気素子偏差和で除算した偏差データであり、前記交角推定部が、検出対象の磁気センサの前記偏差和情報から前記偏差データを算出し、算出された前記偏差データにより、前記対照テーブルから検出対象の磁気センサの各磁気素子間の磁界の検出方向の交角を求めることを特徴とする。
【００２０】
本発明の方位誤差補償装置は、前記偏差データが前記単位磁気素子偏差和から、前記交角を変数とする増加関数を乗算した前記複合磁気素子偏差和を減算し、減算結果を当該複合磁気素子偏差和で除算して求められることを特徴とする。
【００２１】
本発明の方位誤差補償方法は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサに対し、予め設定された一定磁界を、磁界印加装置により印加する磁界印加過程と、計測部が、前記磁気素子の各々が前記一定磁界を検知して出力する磁界データを計測する計測過程と、単位磁気素子偏差和算出部が、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出過程と、複合磁気素子偏差和算出部が、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出過程と、交角推定過程が、予め複数の３軸磁気センサから、当該３軸磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブルから、検出対象の３軸磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する３軸磁気センサを抽出し、抽出した３軸磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定過程とを含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明のプログラムは、コンピュータを、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサに対し、予め設定された一定磁界を、磁界印加装置により印加して、前記磁気素子の各々が前記一定磁界を検知した磁界データを用い、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、当該磁気素子毎の前記磁界データの偏差を求め、いずれか２個の異なる前記磁気センサの磁界データの偏差を加算して単位磁気素子偏差和を算出する単位磁気素子偏差和算出手段、前記磁気素子各々が一定期間内に出力する前記磁界データに対し、いずれか２個の異なる前記磁気センサにおいて同一タイミングで取得した前記磁界データの加算値を求め、この加算値の偏差を加算して複合磁気素子偏差和を算出する複合磁気素子偏差和算出手段、予め複数の３軸磁気センサから、当該３軸磁気センサにおける２軸の組合せ毎に求めた前記単位磁気素子偏差和及び複合磁気素子偏差和の偏差和情報と、当該２軸の磁気素子の磁気検出方向の交角とを対応付けて記憶している対照テーブルを記憶する対照テーブルから、検出対象の３軸磁気センサの２軸の前記偏差和情報に対し、当該２軸と同一の２軸の偏差和情報を有する３軸磁気センサを抽出し、抽出した３軸磁気センサの交角を検出対象の交角として出力する交角推定手段として機能させるためのプログラムである。
【００２３】
本発明の誤差角度補償装置は、上記いずれかに記載の方位誤差補償装置を有し、前記方位角誤差補償装置が、検出対照の３軸磁気センサにおける２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正することを特徴とする。
【００２４】
本発明の３軸磁気センサは、上記いずれかに記載の方位誤差補償装置を有し、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子と検出対象の２個の前記磁気素子による２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると前記方位角誤差補償装置が判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正する誤差補償部とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明のセンサモジュールは、上記いずれかに記載の方位誤差補償装置を有し、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の磁界を検知する磁気素子からなる３軸磁気センサと、検出対象の３軸磁気センサにおける２軸の磁気の検出方向の交角が直角に対して誤差角度を有していると前記方位角誤差補償装置が判定した場合、前記誤差角度に応じて、前記２軸の検出する磁界データを前記誤差角度に基づいて補正する誤差補償部と、地磁気の伏角、偏角及び傾斜角の各々を求める地磁気検出部と、前記誤差保証部の補正した磁界データと、地磁気検出部が求めた伏角、偏角及び傾斜角の各々とから、方位角を算出する方位角算出部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、３軸磁気センサに対して任意の一定磁界（任意の環境磁界）を与え、それぞれの磁気素子の磁界データを計測し、この磁界データの偏差を用いることにより、計測された３軸磁気センサの磁界データの２軸の検知方向の交角における、直角に対してずれた誤差角度を、複雑な計算を用いずに簡易に求めることができ、この誤差角度を用いて容易に磁界データの補正が行えるため、任意の環境磁界下において高速に正確な方位角を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態による方位誤差補償装置を用いた３軸磁気センサの構成例を示すブロック図である。
【図２】磁界データ記憶部２６に記憶される際の磁界データのデータ構造を示している。
【図３】標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）と、複合磁気素子偏差和σ（Ｘ＋Ｙ）との関係を示すベクトル図である。
【図４】対照テーブル記憶部２５に記憶されている、単位磁気素子偏差和（ａ）、複合磁気素子偏差和（ｂ）及び偏差データ（ｃ）の組合せと、誤差角度θとの対応が示された対照テーブルの構造を示す図である。
【図５】本実施形態における方位誤差補償装置による誤差角度θを求める処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本実施形態の３軸磁気センサにおける誤差角度θの手順を示すフローチャートである。
【図７】設計上におけるＸ方向磁気素子１１、Ｙ軸方向磁気素子１２、Ｚ軸方向磁気素子１３の磁界の検出方向であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と、実際の磁界の検出方向であるＸｍ軸、Ｙｍ軸、Ｚｍ軸との対応関係を示している。
【図８】３軸ヘルムホルツコイルのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各々に任意の磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々が出力する磁界データＸ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）を示している。
【図９】Ｘ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取り処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】Ｙ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取り処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１１】Ｚ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取り処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１２】空間ベクトルＸｍ、Ｘｍ、Ｚｍを算出する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】磁界換算の出力変動値（μＴ：マイクロテスラ）と、誤差角度度θとの対応を示すグラフである。
【図１４】デジタル出力の出力変動値（ＬＳＢ：最下位ビット）と、誤差角度度θとの対応を示すグラフである。
【図１５】対照テーブル記憶部２５に記憶されている、単位磁気素子偏差和（ａ’）、複合磁気素子偏差和（ｂ）及び偏差データ（ｃ’）のデータ組合せ（Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｚ−Ｘ）と、誤差角度θとの対応が示された対照テーブルの構造を示す図である。
【図１６】第４の実施形態のセンサモジュール５００の構成例を示す図である。
【図１７】携帯電子機器１００に設定されるセンサモジュール１０１の磁界の検知方向を示す座標軸と、伏角および偏角について説明する図である。
【図１８】センサモジュールの検出方向における伏角および偏角を説明するための図である。
【図１９】３軸方向の各磁界を検出し、検出した磁界から求めた伏角、偏角および傾斜角とともに演算して方位を求めるセンサモジュールの構成を示す図である。
【図２０】図１９に示した３軸磁気センサ１の物理的構成を示す図である。
【図２１】方位角の誤差の要因Ａとなる３軸磁気センサの組立工程における、実装用基板に対する磁気素子の実装ずれを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、磁場が０あるいは磁気素子の磁界検知範囲の一定磁場の環境下において、３軸磁気センサの磁気素子の各々が検出する磁界データを取得し、磁気素子毎に取得した磁界データの偏差を算出し、３軸磁気センサの２個の磁気素子の検知方向の交角を求める。
すなわち、３軸磁気センサを構成する磁気素子毎に、ｎ個ずつの磁界データを所定の期間内に測定する。
そして、磁気センサ毎に、ｎ個の磁界データの標準偏差を算出する。
次に、磁界の検出方向の交角を求める２つの磁気素子の組合せにおいて、２つの磁気素子の標準偏差の合計値である単位磁気素子偏差和を求める。
また、上記２個の磁気素子の出力する磁界データの和の標準偏差である複合磁気素子偏差和を求める。
この単位磁気素子偏差和と複合磁気素子偏差和との対応関係、例えば単位磁気素子偏差和と複合磁気素子偏差和との差分を用いて誤差角度θを求める。
なお、本発明においては、上記３軸磁気センサにおけるＸ軸用磁気素子、Ｙ軸用磁気素子及びＺ軸用磁気素子の３つの磁気素子の感度は、全て揃うように規格化されていることを前提とする。
【００２９】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による方位誤差補償装置を用いた３軸磁気センサの構成例を示す概略ブロック図である。
図１において、本実施形態の３軸磁気センサは、磁気センサ部１及び方位誤差補償装置２とを備えている。
磁気センサ部１は、３軸磁気センサであり、それぞれの磁界の検知方向の交角が設計上において直角とされている３個の磁気素子から構成されており、Ｘ方向の磁界を検出するＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向の磁界を検出するＹ方向磁気素子１２、Ｚ方向の磁界を検出するＺ方向磁気素子１３とから構成されている。
【００３０】
ここで、すでに述べたように、Ｘ軸方向磁気素子１１の検知方向とＹ軸方向磁気素子１２の磁界検知方向との交角αは、理想的には直角である。また、このＸ軸方向磁気素子１１の磁界検知方向とＹ軸方向磁気素子１２の磁界検知方向との各々の軸が形成する２次元平面に対して、Ｚ方向磁気素子１２の検知方向も、理想的には直角である。
しかしながら、すでに述べたように、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々における磁界の検出方向の交角がそれぞれ直角に対して誤差角度θを有して配置された場合、上記方位誤差補償装置２がこの誤差角度θを検出する。以下の説明において、Ｘ方向磁気素子１１の磁界の検出方向と、印加されるＸ軸方向の磁界とが同一の方向であり、このＸ軸の方向に対する交角からのずれがＹ方向磁気素子の磁界の検出方向のずれにあるとする。
【００３１】
方位誤差補償装置２は、計測部２１、単位磁気素子偏差和算出部２２、複合磁気素子偏差和算出部２３、交角推定部２４、対照テーブル記憶部２５及び磁界データ記憶部２６を備えている。
計測部２１は、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子が各々検出する磁界データＸ、磁界データＹ、磁界データＺを、所定の測定期間中における同一タイミングでｎ個ずつ検出する。すなわち、計測部２１は、例えば、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器が内蔵されており、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子が出力する磁界データの各々を、同一タイミングでサンプリングし、サンプリングしたアナログデータをデジタルデータに変換する。
また、計測部２１は、デジタルデータに変換した磁界データＸ、磁界データＹ及び磁界データＺの各々を、磁界データ記憶部２６に書き込んで記憶させる。
【００３２】
次に、図２は、磁界データ記憶部２６に記憶される際の磁界データのデータ構造を示している。
この図において、Ｘ方向磁気素子１１が出力し、計測部２１がＡ／Ｄ変換したｎ個の磁界データすなわち、磁界データＸ１から磁界データＸｎが、計測部２１により書き込まれて記憶される。
また、Ｙ方向磁気素子１２が出力し、計測部２１がＡ／Ｄ変換したｎ個の磁界データＹ１からＹｎが、計測部２１により書き込まれて記憶される。
同様に、Ｚ方向磁気素子１２が出力し、計測部２１がＡ／Ｄ変換したｎ個の磁界データＺ１からＺｎが、計測部２１により書き込まれて記憶される。
【００３３】
また、同一タイミングで計測部２１が検出したＸ方向磁気素子１１の磁界データとＹ方向磁気素子１２の磁界データとの加算値として、Ｘ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１からＸｎ＋Ｙｎまでのｎ個が記憶される。
同様に、同一タイミングで計測部２１が検出したＹ方向磁気素子１２の磁界データとＺ方向磁気素子１３の磁界データとの加算値として、Ｙ・Ｚ方向磁界データ加算値Ｙ１＋Ｚ１からＹｎ＋Ｚｎまでのｎ個が記憶される。
同一タイミングで計測部２１が検出したＺ方向磁気素子１３の磁界データとＸ方向磁気素子１１の磁界データとの加算値として、Ｚ・Ｘ方向磁界データ加算値Ｚ１＋Ｘ１からＺｎ＋Ｘｎまでのｎ個が記憶される。
【００３４】
図１に戻り、単位磁気素子偏差和算出部２２は、Ｘ方向磁気素子１１の磁界検知方向と、Ｙ方向磁気素子１２の磁界検知方向と、Ｚ方向磁気素子１３の磁界検知方向とにおける、２つの磁気素子の磁界検知方向の各々の交角を求めるため、それぞれの磁気素子の検出した磁界データの標準偏差を求める。
すなわち、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データＸ１から磁界データＸｎのｎ個のデータと、磁界データＹ１から磁界データＹｎまでのｎ個のデータとを、磁界データ記憶部２６から読み込む。
【００３５】
また、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データＸ１から磁界データＸｎの標準偏差σ（Ｘ）と、磁界データＹ１から磁界データＹｎの標準偏差σ（Ｙ）と、磁界データＺ１から磁界データＺｎの標準偏差σ（Ｚ）を算出する。
また、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）、標準偏差σ（Ｙ）及び標準偏差σ（Ｚ）の各々を、磁界の検出方向の交角を求める２つの磁気素子の組合せにおいて、２つの磁気素子の標準偏差の合計値である単位磁気素子偏差和[σ（Ｘ）＋σ（Ｙ）]／２１／２（後述するａ＿ｘｙ）、[σ（Ｙ）＋σ（Ｚ）]／２１／２（後述するａ＿ｙｚ）及び[σ（Ｚ）＋σ（Ｘ）］／２１／２（後述するａ＿ｚｘ）の各々を算出する。
【００３６】
図３は、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）と、複合磁気素子偏差和σ（Ｘ＋Ｙ）との関係を示すベクトル図である。
比較する際の双方の標準偏差のベクトルの大きさを規格化するため、単位磁気素子偏差和算出部２２は、例えば、単位磁気素子偏差和ａ＿ｘｙを求める際、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）の加算値を２１／２で除算している。
【００３７】
複合磁気素子偏差和算出部２３は、Ｘ方向磁気素子１１の磁界検知方向と、Ｙ方向磁気素子１２の磁界検知方向と、Ｚ方向磁気素子１３の磁界検知方向とにおける、２つの磁気素子の検知方向の各々の交角を求めるため、２個の磁気素子の出力する磁界データの和の標準偏差である複合磁気素子偏差和を算出する。
すなわち、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１から磁界データＸｎのｎ個のデータと、磁界データＹ１から磁界データＹｎまでのｎ個のデータと、磁界データを、磁界データ記憶部２６から読み込む。
また、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１から磁界データＸｎの各々と、磁界データＹ１から磁界データＹｎの各々とを、同一タイミングで読み込んだ磁界データ毎に加算する。
【００３８】
また、複合磁気素子偏差和算出部２３は、上述した加算結果のＸ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１からＸｎ＋Ｙｎ、Ｙ・Ｚ方向磁界データ加算値Ｙ１＋Ｚ１からＹｎ＋Ｚｎ及びＺ・Ｘ方向磁界データ加算値Ｚ１＋Ｘ１からＺｎ＋Ｘｎを、磁界データ記憶部２６に書き込んで記憶させる。
また、複合磁気素子偏差和算出部２３は、Ｘ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１からＸｎ＋Ｙｎ、Ｙ・Ｚ方向磁界データ加算値Ｙ１＋Ｚ１からＹｎ＋Ｚｎ、及びＺ・Ｘ方向磁界データ加算値Ｚ１＋Ｘ１からＺｎ＋Ｘｎの各々を順次磁界データ記憶部２６から読み出し、各々の標準偏差として、複合磁気素子偏差和σ（Ｘ＋Ｙ）（後述するｂ＿ｘｙ）、σ（Ｙ＋Ｚ）及びσ（Ｚ＋Ｘ）の各々を算出する。
【００３９】
交角推定部２４は、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角における誤差角度θｘｙを求める際、複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｘｙを、単位磁気素子偏差和算出部２２の出力する単位磁気素子偏差和ａ＿ｘｙから減算し、この減算結果を複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｘｙにより除算し、除算結果を偏差データｃ＿ｘｙとして出力する。
同様に、交角推定部２４は、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角における誤差角度θｙｚを求める際、複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｙｚを、単位磁気素子偏差和算出部２２の出力する単位磁気素子偏差和ａ＿ｙｚから減算し、この減算結果を複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｙｚにより除算し、除算結果を偏差データｃ＿ｙｚとして出力する。
また、交角推定部２４は、Ｚ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角における誤差角度θｚｘを求める際、複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｚｘを、単位磁気素子偏差和算出部２２の出力する単位磁気素子偏差和ａ＿ｚｘから減算し、この減算結果を複合磁気素子偏差和算出部２３から供給されるｂ＿ｚｘにより除算し、除算結果を偏差データｃ＿ｚｘとして出力する。
【００４０】
次に、図４は、対照テーブル記憶部２５に記憶されている、単位磁気素子偏差和（ａ）、複合磁気素子偏差和（ｂ）及び偏差データ（ｃ）のデータ組合せ（Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｚ−Ｘ）と、誤差角度θとの対応が示された対照テーブルの構造を示す図である。
対照テーブル記憶部２５には、データ組合せＸ−ＹとＸ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角における誤差角度θｘｙとの対応を示す対照テーブル、データ組合せＹ−ＺとＹ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角における誤差角度θｙｚとの対応を示す対照テーブル、及びデータ組合せＺ−ＸとＺ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角における誤差角度θｚｘとの対応を示す対照テーブルとの各々が記憶されている。
この対照テーブルは、誤差角度θを測定する被測定対象の３軸磁気センサの種類毎に準備されており、磁気センサ部１に使用されている磁気素子、計測部２１などの電子回路の構成が同一であり、磁界データの時間変動値を測定する際に印加する磁界も同一としている。
【００４１】
また、交角推定部２４は、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙを求める場合、算出した偏差データｃ＿ｘｙに対応する偏差データｃ＿ｘｙｉを、対照テーブル記憶部２５の対照テーブルから検索する。
また、交角推定部２４は、対照テーブルにある偏差データｃ＿ｘｙ１からｃ＿ｘｙｍのなかから、偏差データｃ＿ｘｙと同様の偏差データｃ＿ｘｙｉ（１≦ｉ≦ｍ）が検索されると、この偏差データｃ＿ｘｙｉと対応して記憶されている誤差角度θｘｙｉを読み出す。
そして、交角推定部２４は、この読み出した誤差角度θｘｙｉを、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙとして出力する。
また、交角推定部２４は、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角の誤差角度θｙｚ、及びＺ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角の誤差角度θｚｘの各々の算出も、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙと同様に求める。
【００４２】
次に、図５は、本実施形態における方位誤差補償装置による誤差角度θを求める処理の流れを示すフローチャートである。以下の説明においては、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向のなす交角における誤差角度θｘｙを算出する処理を例として、方位誤差補償装置の動作を説明する。このとき、磁気センサ部１のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々の磁界検知可能な磁界範囲における任意の一定磁界を、方位誤差補償装置に対して印加する。この任意の一定磁界は、後述する対照テーブル記憶部２５に記憶されている誤差角度を示す対照テーブルを作成した際に用いた磁界と同一の条件で与える。
【００４３】
ステップＳ１：
計測部２１は、磁気センサ部１から、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の各々から、それぞれ磁界データＸ、磁界データＹ及び磁界データＺを、一定時間内にｎ個ずつ読み込む。
そして、計測部２１は、読み込んだ磁界データＸ１から磁界データＸｎ、磁界データＹ１から磁界データＹｎ及び磁界データＺ１から磁界データＺｎのそれぞれを、磁界データ記憶部２６に書き込んで記憶させ、処理をステップＳ２へ進める。
【００４４】
ステップＳ２：
次に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データ記憶部２６から、順次、磁界データＸ１から磁界データＸｎを読み込む。
同様に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データ記憶部２６から、順次、磁界データＹ１から磁界データＹｎを読み込む。
ここで、単位磁気素子偏差和算出部２２は、磁界データＸ１から磁界データＸｎと磁界データＹ１から磁界データＹｎとの全ての磁界データのなかから、順次磁界データを抽出する。
次に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、抽出した磁界データと、全ての磁界データの平均値との差分を、この全ての磁界データの平均値で除算することにより、各磁界データの規格化を行う。
そして、単位磁気素子偏差和算出部２２は、規格化された磁界データＸ１から磁界データＸｎを用い、時間変動による磁界データの標準偏差σ（Ｘ）を算出する。
同様に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、規格化された磁界データＹ１から磁界データＹｎを用い、時間変動による磁界データの標準偏差σ（Ｙ）を算出し、処理をステップＳ３へ進める。
【００４５】
ステップＳ３：
次に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）の２つが、いずれも予め設定した標準偏差閾値を超えているか否かの判定を行う。
このとき、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）のいずれか一方でも標準偏差閾値を超えている場合、誤差要因である誤差角度θｘｙの評価を中止する。
一方、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）及び標準偏差σ（Ｙ）ともに標準偏差閾値を超えていない場合、誤差要因である誤差角度θｘｙの評価を行うため、処理をステップＳ４へ進める。
また、磁界データの標準偏差が予め設定された標準偏差閾値を超えている場合、測定対象の３軸磁気センサに印加する電源電圧、電源線と接地線との間に設けられる抵抗及びコンデンサの数値等を調整し、再度、ステップＳ１の処理から誤差要因の評価を開始する。
【００４６】
ステップＳ４：
次に、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）と標準偏差σ（Ｙ）とを加算し、加算結果を単位磁気素子偏差和ａ＿ｘｙとして出力し、処理をステップＳ５へ進める。
【００４７】
ステップＳ５：
次に、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１から磁界データＸｎと、磁界データＹ１から磁界データＹｎとを、磁界データ記憶部２６から順次読み出し、自身内部の記憶部に書き込んで記憶させる。
そして、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１から磁界データＸｎ及び磁界データＹ１から磁界データＹｎの各々と、磁界データＸ１から磁界データＸｎと磁界データＹ１から磁界データＹｎとの全ての磁界データの平均値との差分を、磁界データＸ１から磁界データＸｎと磁界データＹ１から磁界データＹｎとの全ての磁界データの平均値により除算することで規格化を行う。
また、複合磁気素子偏差和算出部２３は、規格化した磁界データを、自身内部の記憶部に書き込んで記憶させる。
【００４８】
次に、複合磁気素子偏差和算出部２３は、同一タイミングで計測部２１が磁気センサ部１から読み込んだ磁界データＸ及び磁界データＹを、順次加算して、磁界データ記憶部２６に書き込んで記憶させる。例えば、複合磁気素子偏差和算出部２３は、磁界データＸ１と磁界データＹ１とを加算し、Ｘ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１、Ｘ２＋Ｙ２、…、Ｘｎ＋Ｙｎを算出する。
そして、複合磁気素子偏差和算出部２３は、Ｘ・Ｙ方向磁界データ加算値Ｘ１＋Ｙ１からＸｎ＋Ｙｎまでの標準偏差である複合磁気素子偏差和ｂ＿ｘｙを求め、処理をステップＳ６へ進める。
【００４９】
ステップＳ６：
交角推定部２４は、単位磁気素子偏差和ａ＿ｘｙから複合磁気素子偏差和ｂ＿ｘｙを減算し、この減算結果ａ＿ｘｙ−ｂ＿ｘｙを複合磁気素子偏差和ｂ＿ｘｙにより減算し、（ａ＿ｘｙ−ｂ＿ｘｙ）／ｂ＿ｘｙを算出する。
そして、交角推定部２４は、上述の減算結果である（ａ＿ｘｙ−ｂ＿ｘｙ）／ｂ＿ｘｙを、偏差データｃ＿ｘｙとして出力し、処理をステップＳ７へ進める。
【００５０】
ステップＳ７：
次に、交角推定部２４は、求めた偏差データｃ＿ｘｙが予め設定されている偏差データ閾値を超えているか否かの判定を行う。
このとき、交角推定部２４は、偏差データｃ＿ｘｙが偏差データ閾値を超えている場合、誤差角度θｘｙを求める範囲を超えて評価不能として、誤差要因の評価を中止する。
一方、交角推定部２４は、偏差データｃ＿ｘｙが偏差データ閾値以下の場合、誤差角度θｘｙを求める処理が可能であるため、処理をステップＳ８へ進める。
【００５１】
ステップＳ８：
次に、交角推定部２４は、対照テーブル記憶部２５の対照テーブルから、偏差データｃ＿ｘｙと対応する偏差データｃ＿ｘｙｉを検索する。
そして、交角推定部２４は、この対照テーブルにおいて検索された偏差データｃ＿ｘｙｉに対応して記憶されている誤差角度データθｘｙｉを、対照テーブル記憶部２５の対照テーブルから読み込む。
交角推定部２４は、対照テーブル記憶部２５から読み込んだ誤差角度θｘｙｉを、誤差補償の対象の３軸磁気センサにおけるＸ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向のなす交角の直角からのずれとして出力する。
【００５２】
次に、図４における対照テーブル記憶部２５に記憶されている対照テーブルの生成について、以下に説明する。
対照テーブルの生成においては、直交する３軸方向に均一な磁界を印加できるコイル（以下、「３軸ヘルムホルツコイル」と称す）などにより、直交する３軸方向に対して、特定の空間領域で任意の均一な磁界を発生することのできる環境を用意し、当該環境下に磁気センサ部１を設置する。ここで、直交する３軸方向とは、それぞれの交角が直角となるＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の各々の磁界検出方向である。
なお、３軸ヘルムホルツコイルにおいては、各コイルに任意磁界を発生させて周囲環境の磁界を調整し、所望の磁界強度下の環境（以下、「無磁場環境」と称す）を形成することが可能であるが、本実施形態では、磁気感度の測定を実施するので、必ずしも無磁場環境を形成する必要はない。
【００５３】
図６は、本実施形態の３軸磁気センサにおける誤差角度θの手順を示すフローチャートである。以下の処理は、図示しない方位角誤差測定装置が、３軸ヘルムホルツコイルを制御し、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ軸方向磁気素子１２、Ｚ軸方向磁気素子１３に対し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に磁界を任意に印加し、各々の磁気素子から得られる磁界データから各磁気素子の検知方向の交角を求める処理を説明している。
次に、図７は、設計上におけるＸ方向磁気素子１１、Ｙ軸方向磁気素子１２、Ｚ軸方向磁気素子１３の磁界の検出方向であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と、実際の磁界の検出方向であるＸｍ軸、Ｙｍ軸、Ｚｍ軸との対応関係を示している。以下、Ｘｍ軸、Ｙｍ軸、Ｚｍ軸の方向を示すベクトルを求め、Ｘｍ軸、Ｙｍ軸、Ｚｍ軸の各々のなす交角を求める。
【００５４】
ステップＳＳ１１：
テーブルデータ作成装置（不図示）は、３軸ヘルムホルツコイルに対してＸ軸方向に磁界を発生させる。
テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＸ軸方向に、０からｎｍａｘの異なる強度の磁界を印加したときの、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の磁界検知用の磁気素子１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚの各々から、それぞれの出力値Ｘ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）を読み取る。ここで、０≦ｉ≦ｎｍａｘである。
この結果、テーブルデータ作成装置は、図８の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）を得る。
【００５５】
この図８は、３軸ヘルムホルツコイルのＸ軸に任意の磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々が出力する磁界データＸ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）と、３軸ヘルムホルツコイルのＹ軸に任意の磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々が出力する磁界データＸ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）と、３軸ヘルムホルツコイルのＺ軸に任意の磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々が出力する磁界データＸ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）とを示している。
【００５６】
ステップＳＳ１２：
次に、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルに対してＹ軸方向に磁界を発生させる。
テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＹ軸方向に、０からｎｍａｘの異なる強度の磁界を印加したときの、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の磁界検知用の磁気素子１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚの各々から、それぞれ出力値Ｘ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）を読み取る。ここで、０≦ｉ≦ｎｍａｘである。
この結果、テーブルデータ作成装置は、図８の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）を得る。
【００５７】
ステップＳＳ１３：
次に、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルに対してＺ軸方向に磁界を発生させる。
テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＺ軸方向に、０からｎｍａｘの異なる強度の磁界を印加したときの、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の磁界検知用の磁気素子１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚの各々から、それぞれ出力値Ｘ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を読み取る。ここで、０≦ｉ≦ｎｍａｘである。
この結果、テーブルデータ作成装置は、図８の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を得る。
【００５８】
ステップＳＳ１４：
次に、テーブルデータ作成装置は、図８のテーブルの磁気素子の磁界データから、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々の磁気検知方向を示す空間ベクトルＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍを計算する。
【００５９】
ステップＳＳ１５：
そして、テーブルデータ作成装置は、上述のステップＳＳ１４において求めた空間ベクトルＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍにおける特定２軸（Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｚ−Ｘ）各々のベクトル間の交角θｍを算出する。
【００６０】
次に、図６のステップＳＳ１１におけるＸ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取りの処理の詳細を、図９を参照して説明する。図９は、Ｘ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取り処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ１１：
テーブルデータ作成装置は、データ取得個数を示す計数値ｎを初期化、すなわち計数値をリセットして０に設定する。また、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＸ軸方向の磁界を、初期の強度の磁界Ｈｘ（ｓｔａｒｔ）に設定する。
【００６１】
ステップＳ１２：
次に、テーブルデータ作成装置は、Ｘ軸方向に印加する磁界Ｈｘを、計数値ｎに対応する磁界に設定する。
ここで、データ取得個数を示す計数値ｎの番号毎に磁界Ｈｘの数値が設定されている。また、この磁界Ｈｘは、計数値ｎが１つ増加する毎に、初期の強度の磁界Ｈｘ（ｓｔａｒｔ）から予め設定された大きさの磁界である単位磁界（ｓｔｅｐ）が順次増加するように設定されている。
【００６２】
ステップＳ１３：
次に、テーブルデータ作成装置は、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々から、それぞれ３軸ヘルムホルツコイルの印加する磁界に対応した磁界データＸ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）を、計測部２１を介して読み取る。
【００６３】
ステップＳ１４：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎを１つ増加（インクリメント）する。
ステップＳ１５：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎと予め設定された設定値ｎｍａｘとを比較し、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ以上の場合、処理を終了し、一方、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ未満である場合、処理をステップＳ１２へ進める。この設定値は、ｎｍａｘ個の磁界データの測定数である。
上述したフローチャートの処理により、テーブルデータ作成装置は、図７の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）、Ｚ１（ｉ）を測定する。
【００６４】
次に、図６のステップＳＳ１２におけるＹ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取りの処理の詳細を、図１０を参照して説明する。図１０は、Ｙ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取り処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ２１：
テーブルデータ作成装置は、データ取得個数を示す計数値ｎを初期化、すなわち計数値をリセットして０に設定する。また、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＹ軸方向の磁界を、初期の強度の磁界Ｈｙ（ｓｔａｒｔ）に設定する。
【００６５】
ステップＳ２２：
次に、テーブルデータ作成装置は、Ｙ軸方向に印加する磁界Ｈｙを、計数値ｎに対応する磁界に設定する。
ここで、データ取得個数を示す計数値ｎの番号毎に磁界Ｈｙの数値が設定されている。また、この磁界Ｈｙは、計数値ｎが１つ増加する毎に、初期の強度の磁界Ｈｙ（ｓｔａｒｔ）から予め設定された大きさの磁界である単位磁界（ｓｔｅｐ）が順次増加するように設定されている。
【００６６】
ステップＳ２３：
テーブルデータ作成装置は、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々から、それぞれ３軸ヘルムホルツコイルの印加する磁界に対応した磁界データＸ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）を、計測部２１を介して読み取る。
【００６７】
ステップＳ２４：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎを１つ増加（インクリメント）する。
ステップＳ２５：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎと予め設定された設定値ｎｍａｘとを比較し、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ以上の場合、処理を終了し、一方、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ未満である場合、処理をステップＳ２２へ進める。
上述したフローチャートの処理により、テーブルデータ作成装置は、図７の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ２（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｚ２（ｉ）を測定する。
【００６８】
次に、図６のステップＳＳ１３におけるＺ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取りの処理の詳細を、図１１を参照して説明する。図１１は、Ｚ軸方向に磁界を印加した際のＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁気素子からの磁界データの読み取り処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ３１：
テーブルデータ作成装置は、データ取得個数を示す計数値ｎを初期化、すなわち計数値をリセットして０に設定する。また、テーブルデータ作成装置は、３軸ヘルムホルツコイルのＺ軸方向の磁界を、初期の強度の磁界Ｈｚ（ｓｔａｒｔ）に設定する。
【００６９】
ステップＳ３２：
次に、テーブルデータ作成装置は、Ｚ軸方向に印加する磁界Ｈｚを、計数値ｎに対応する磁界に設定する。
ここで、データ取得個数を示す計数値ｎの番号毎に磁界Ｈｚの数値が設定されている。また、この磁界Ｈｚは、計数値ｎが１つ増加する毎に、初期の強度の磁界Ｈｚ（ｓｔａｒｔ）から予め設定された大きさの磁界である単位磁界（ｓｔｅｐ）が順次増加するように設定されている。
【００７０】
ステップＳ３３：
テーブルデータ作成装置は、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々から、それぞれ３軸ヘルムホルツコイルの印加する磁界に対応した磁界データＸ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を、計測部２１を介して読み取る。
【００７１】
ステップＳ３４：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎを１つ増加（インクリメント）する。
ステップＳ３５：
テーブルデータ作成装置は、計数値ｎと予め設定された設定値ｎｍａｘとを比較し、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ以上の場合、処理を終了し、一方、計数値ｎが設定値ｎｍａｘ未満である場合、処理をステップＳ３２へ進める。
上述したフローチャートの処理により、テーブルデータ作成装置は、図７の磁界データのテーブルにおける磁界データＸ３（ｉ）、Ｙ３（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を測定する。
【００７２】
次に、図６のステップＳＳ１４における空間ベクトルＸｍ、Ｘｍ、Ｚｍを算出する処理を図１２を用いて説明する。図１２は、空間ベクトルＸｍ、Ｘｍ、Ｚｍを算出する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ４１：
テーブルデータ作成装置は、図７のテーブルにおける磁界データＸ１（ｉ）、Ｘ２（ｉ）、Ｘ３（ｉ）（０≦ｉ≦ｎｍａｘ）から、空間ベクトルＸｍを算出する。
すなわち、テーブルデータ作成装置は、磁界データＸ１（ｉ）、Ｘ２（ｉ）、Ｘ３（ｉ）を座標値（Ｘ１（ｉ），Ｘ２（ｉ）、Ｘ３（ｉ））とし、座標点０からｎｍａｘまでの、ｎｍａｘ個の座標点を３次元空間にプロットし、このｎｍａｘ個に対する最小二乗法による近似直線を求める。そして、近似曲線の方向を空間ベクトルＸｍとする。
【００７３】
ステップＳ４２：
テーブルデータ作成装置は、図７のテーブルにおける磁界データＹ１（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｙ３（ｉ）（０≦ｉ≦ｎｍａｘ）から、空間ベクトルＹｍを算出する。
すなわち、テーブルデータ作成装置は、磁界データＹ１（ｉ）、Ｙ２（ｉ）、Ｙ３（ｉ）を座標値（Ｙ１（ｉ），Ｙ２（ｉ），Ｙ３（ｉ））とし、座標点０からｎｍａｘまでの、ｎｍａｘ個の座標点を３次元空間にプロットし、このｎｍａｘ個に対する最小二乗法による近似直線を求める。そして、近似曲線の方向を空間ベクトルＹｍとする。
【００７４】
ステップＳ４３：
テーブルデータ作成装置は、図７のテーブルにおける磁界データＺ１（ｉ）、Ｚ２（ｉ）、Ｚ３（ｉ）（０≦ｉ≦ｎｍａｘ）から、空間ベクトルＺｍを算出する。
すなわち、テーブルデータ作成装置は、磁界データＺ１（ｉ）、Ｚ２（ｉ）、Ｚ３（ｉ）を座標値（Ｚ１（ｉ），Ｚ２（ｉ），Ｚ３（ｉ））とし、座標点０からｎｍａｘまでの、ｎｍａｘ個の座標点を３次元空間にプロットし、このｎｍａｘ個に対する最小二乗法による近似直線を求める。そして、近似曲線の方向を空間ベクトルＺｍとする。
上述にように求められた空間ベクトルＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍは、特定磁界（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々）発生方向に磁界を印加した際の、磁気センサ部１内の３つのＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３による磁界検知方向（以下、「磁気センサ部１における磁界検知方向」と称す）を、それぞれ示している。
【００７５】
次に、図６のステップＳＳ１６における空間ベクトルＸｍ、Ｘｍ、Ｚｍのそれぞれ特定２軸の交角と、空間ベクトルＸｅ、Ｘｅ、Ｚｅのそれぞれ特定２軸の交角とを算出する処理を以下に説明する。
テーブルデータ作成装置は、空間ベクトルＸｍ、Ｙｍ、Ｚｍの各々の特定２軸、すなわち空間ベクトルＸｍ及び空間ベクトルＹｍの交角θｍｘｙと、空間ベクトルＹｍ及び空間ベクトルＺｍの交角θｍｙｚと、空間ベクトルＹｍ及び空間ベクトルＺｍの交角θｍｙｚとを、各空間ベクトル間の内積の結果から算出する。
すなわち、テーブルデータ作成装置は、空間ベクトルＸｍと空間ベクトルＹｍとの交角θｍｘｙを以下の（１）式により算出する。
【００７６】
【数１】
2013117442.tif 000003
【００７７】
同様に、テーブルデータ作成装置は、空間ベクトルＹｍと空間ベクトルＺｍとの交角θｍｙｚを以下の（２）式により算出する。
【００７８】
【数２】
2013117442.tif 000004
【００７９】
また、テーブルデータ作成装置は、空間ベクトルＺｍと空間ベクトルＸｍの交角θｍｚｘを以下の（３）式により算出する。
【００８０】
【数３】
2013117442.tif 000005
【００８１】
上述したように、空間ベクトルＸｍと、空間ベクトルＹｍと、空間ベクトルＺｍとを用いることにより、空間ベクトルＸｍ及び空間ベクトルＹｍの交角θｍｘｙと、空間ベクトルＹｍ及び空間ベクトルＺｍの交角θｍｙｚと、空間ベクトルＺｍ及び空間ベクトルＸｍの交角θｍｙｚとの各々を求めることができる。
そして、テーブルデータ作成装置は、交角θｍｘｙ、交角θｍｙｚ、交角θｍｚｘの各々の直角からのずれを算出し、それぞれ誤差角度θｘｙ、誤差角度θｙｚ、誤差角度θｚｘとする。
【００８２】
また、テーブルデータ作成装置は、誤差角度を求めた磁気センサに対し、任意の一定磁界を与えて、一定時間内にｎ個の磁界データを読み込む。
すでに、テーブルデータ作成装置は、被測定対象の磁気センサ（方位誤差補償装置における磁気センサ部）の偏差データｃの算出と同様に、磁気の検出方向毎に読み込んだ磁界データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から単位磁気素子偏差和ａと、複合磁気素子偏差和ｂと、偏差データｃとを求める。
上述した処理を複数の磁気センサに対して行い、テーブルデータ作成装置は、誤差角度の検出範囲及び検出精度を満足する、誤差角度と、単位磁気素子偏差和ａと、複合磁気素子偏差和ｂと、偏差データｃとの対応を示す対象テーブルを生成する。
このように、誤差角度の対照テーブルを作成する際と、被測定対象の磁気センサの磁界データを作成する際とにおいて、単位磁気素子偏差和ａと、複合磁気素子偏差和ｂと、偏差データｃとを求める際に、磁気センサ部１に印加する一定磁場を同一としている。このため、被測定対象の磁気センサ部１におけるＸ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の各々の検出方向のなす交角における誤差角度を、対照テーブルから容易に抽出することができる。
【００８３】
また、偏差データｃと誤差角度との相関が存在する場合、各磁気素子の磁界の検知方向の交角が直角からずれており、かつ交角をなす検知方向での検出する磁界に互いの他軸感度があることが考えられる。
この他軸感度は、信号処理用集積回路の駆動方式や、各磁気素子が磁界検知方向以外の方向に対する磁気感度を有している。
そのため、偏差データｃと誤差角度θとに相関がある場合、ホワイトノイズ以外、すなわち他軸感度を有していること判定できる。例えば、相関が高い程、他軸感度が高いことを示すことになる。
【００８４】
＜第２の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の構成は、図１に示す第１の実施形態による方位誤差補償装置と同様である。
以下、第１の実施形態と異なる動作について説明する。
すでに説明した第１の実施形態において、磁界データＸ、磁界データＹ、磁界データＺの各々の変動が互いに独立でなく、各磁気素子の検知方向に依存して偏差データｃが変化する場合に有効である。この磁界データの変動が互いに独立であるか否かは、偏差データｃの数値と、誤差角度θとの相関関係を取得することにより解る。
すなわち、偏差データｃと誤差角度θとの間の相関が無い場合、第１の実施形態における偏差データｃを用いた対照表からの誤差角度θの検出を行うことができない。
【００８５】
図１３は、磁界換算の出力変動値（μＴ：マイクロテスラ）と、誤差角度度θとの対応を示すグラフである。縦軸が磁界換算の出力変動値を示し、横軸が誤差角度度θを示している。ここで、磁界換算とは、磁気素子において測定した磁界データに対し、磁界強度を示す電圧値を、例えばＴ（テスラ）などの磁界強度を示す単位に換算する単位換算を行うことを示している。
この図１３において、標準偏差σ（Ｘ）が「○」で示され、標準偏差σ（Ｙ）が「△」で示され、単位磁気素子偏差和ａ’：（σ（Ｘ）＋σ（Ｙ）／ｃｏｓ（θ））／２１／２が「□」で示され、単位磁気素子偏差和ａ：（σ（Ｘ）＋σ（Ｙ））／２１／２が「◇」で示され、複合磁気素子偏差和ｂ：σ（Ｘ＋Ｙ）が「＊」で示されている。
この磁界換算の出力変動において、誤差角度θが大きくなるにつれ、σ（Ｘ）は一定であるが、標準偏差σ（Ｙ）は誤差角度θと同様に増加する。
【００８６】
また、誤差角度θが増加するにつれ、単位磁気素子偏差和ａと複合磁気素子偏差和ｂとが同様に増加し、両者の差分はほぼ０であり、偏差データｃが一定となり、偏差データｃから誤差角度θの推定を行うことはできない。
しかしながら、偏差データｃ’は、誤差角度θの増加に対応して増加している。この偏差データｃ’は、単位磁気素子偏差和ａと、増加関数（例えば、１／ｃｏｓ（θ）など）がσ（ｂ）に乗算されている複合磁気素子偏差和ｂ’とから求められる。この偏差データｃ’を用いることにより、対照テーブルから誤差角度θを求めることができる。
【００８７】
上述した各磁気素子が出力する磁界データの変動値は、種々の要因により発生する。この変動値には、磁気素子の駆動方式や、また磁気素子のアナログ出力特性に起因しない変動（以下、ホワイトノイズとする）が含まれている。これらの変動値は、主に、磁気素子が検出して出力した値を、アナログ値やデジタル値の磁界データとして出力する信号処理過程において発生する。
しかしながら、変動値の要因がホワイトノイズのみである場合にも、変動値は各磁気素子から発生するため、原因の如何にかかわらず、各磁気素子の出力する磁界データの変動として検出されることになる。
【００８８】
また、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子の各々が理想的に配置されている場合、すなわち各磁気素子の磁界の検出方向の交角が直角である場合、特定２軸において、磁界換算により規格化したａ及びｂは理論的には同一となる。
また、磁界の検出方向が直角からずれている場合であっても、同一の手法により磁界換算により規格化すると、標準偏差σ（Ｘ）は変化せずに一定となる。
一方、Ｙ方向磁気素子１２の磁界の検出方向と、Ｙ軸（設計上の期待される磁界の検出方向）との誤差角度θｘｙの増加に応じて、実効的な磁界分解能が増加するため、標準偏差σ（Ｙ）は増加することになる。
【００８９】
次に、図１４は、デジタル出力の出力変動値（ＬＳＢ）と、誤差角度θとの対応を示すグラフである。縦軸がデジタル出力に磁界データを換算（変換）した後の出力変動値を示し、横軸が誤差角度度θを示している。
この図１４において、標準偏差σ（Ｘ）が「○」で示され、標準偏差σ（Ｙ）が「△」で示され、単位磁気素子偏差和ａ’：（σ（Ｘ）＋σ（Ｙ）／ｃｏｓ（θ））／２１／２が「□」で示され、単位磁気素子偏差和ａ：（σ（Ｘ）＋σ（Ｙ））／２１／２が「◇」で示され、複合磁気素子偏差和ｂ：σ（Ｘ＋Ｙ）が「＊」で示されている。
【００９０】
しかしながら、認識可能な磁気素子の出力する磁界データは、実際の磁界値ではなく、磁界値を測定分解能によって換算したアナログ量やデジタル量である。
この磁界値がアナログ量やデジタル量に換算された換算値は、磁界分解能に依存するため、各磁気素子の感磁方向が直交している場合の磁界分解能を用いて換算した数値である。図１４に示すように、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界の検知方向の交角における直角からずれである誤差角度θによらず、標準偏差σ（Ｙ）は一定となる。
このため、誤差角度θに伴う標準偏差σ（Ｙ）の変化がないため、単位磁気素子偏差和ａも複合磁気素子偏差和ｂも誤差角度θに対して変動することがない。すなわち、磁界換算値の場合、また磁界換算を行う前のアナログ量やデジタル量の場合でも、単位磁気素子偏差和ａと複合磁気素子偏差和ｂとの差が誤差角度θの値によらずに一定となる。
【００９１】
したがって、単位磁気素子偏差和ａと複合磁気素子偏差和ｂとの差である偏差データｃも誤差角度θの変動に対して一定値をとるため、偏差データｃから誤差角度θを求めることはできない。
一方、標準偏差σ（Ｙ）に対して、誤差角度θの増加関数を乗算した後、単位磁気素子偏差和ａ’を求めた場合、この単位磁気素子偏差和ａ’は、誤差角度θの増加に対応して増加することになる。
本実施形態においては、増加関数として１／ｃｏｓ（θ）を用いたが、誤差角度θの検出範囲（例えば、０度から４５度）において、θの増加関数であれば何を用いても良い。例えば、増加関数としてｃｏｓθ以外に、ｓｉｎθ、ｔａｎθなどを用いる。
【００９２】
本実施形態の場合、第１の実施形態で用いた単位磁気素子偏差和ａに比較して、単位磁気素子偏差和ａ’は角度θの増加に対応して、単調に増加する。
このため、θ＝０近傍の各磁気素子の測定値による単位磁気素子偏差和ａ’を基準として作成した対照テーブルから、被誤測定対象の磁気センサ部１の単位磁気素子偏差和ａ’から算出した偏差データｃ’から誤差角度θを求めることができる。
【００９３】
したがって、本実施形態における対照テーブルは図１５に示す構造をしている。図１５は、対照テーブル記憶部２５に記憶されている、単位磁気素子偏差和（ａ’）、複合磁気素子偏差和（ｂ）及び偏差データ（ｃ’）のデータ組合せ（Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｚ−Ｘ）と、誤差角度θとの対応が示された対照テーブルの構造を示す図である。
対照テーブル記憶部２５には、データ組合せＸ−ＹとＸ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角における誤差角度θｘｙとの対応を示す対照テーブル、データ組合せＹ−ＺとＹ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角における誤差角度θｙｚとの対応を示す対照テーブル、及びデータ組合せＺ−ＸとＺ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角における誤差角度θｚｘとの対応を示す対照テーブルとの各々が記憶されている。
【００９４】
また、対照テーブルにおける単位磁気素子偏差和ａ’は、標準偏差σ（Ｘ）と、対応する誤差角度θを代入した増加関数の数値が乗算された標準偏差σ（Ｙ）を加算して求められている。また、対照テーブルにおける偏差データｃ’は、単位磁気素子偏差和ａ’から複合磁気素子偏差和ｂを減算し、この減算結果を複合磁気素子偏差和ｂにより除算して求めた数値である。
この対照テーブルは、誤差角度θを測定する被測定対象の３軸磁気センサの種類毎に準備されており、磁気センサ部１に使用されている磁気素子、計測部２１などの電子回路の構成が同一であり、磁界データの時間変動値を測定する際に印加する磁界も同一としている。
【００９５】
したがって、単位磁気素子偏差和算出部２２は、標準偏差σ（Ｘ）と、対応する誤差角度θを代入した増加関数の数値が乗算された標準偏差σ（Ｙ）を加算し、加算結果を単位磁気素子偏差和ａ’として出力する。
交角推定部２４は、単位磁気素子偏差和算出部２２から供給される単位磁気素子偏差和ａ’から、複合磁気素子偏差和算出部２３から供給される複合磁気素子偏差和ｂを除算し、除算結果をこの複合磁気素子偏差和ｂにより除算し、除算結果を偏差データｃ’として求める。
【００９６】
そして、交角推定部２４は、例えば、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙを求める場合、算出した偏差データｃ’＿ｘｙに対応する偏差データｃ’＿ｘｙｉを、対照テーブル記憶部２５の対照テーブルから検索する。
また、交角推定部２４は、対照テーブルにある偏差データｃ’＿ｘｙ１からｃ’＿ｘｙｍのなかから、偏差データｃ’＿ｘｙと同様の偏差データｃ’＿ｘｙｉ（１≦ｉ≦ｍ）が検索されると、この偏差データｃ’＿ｘｙｉと対応して記憶されている誤差角度θｘｙｉを読み出す。
【００９７】
そして、交角推定部２４は、この読み出した誤差角度θｘｙｉを、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙとして出力する。
また、交角推定部２４は、Ｙ方向磁気素子１２及びＺ方向磁気素子１３の磁界検出方向の交角の誤差角度θｙｚ、及びＺ方向磁気素子１３及びＸ方向磁気素子１１の磁界検出方向の交角の誤差角度θｚｘの各々の算出も、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の磁界検出方向の交角の誤差角度θｘｙと同様に求める。
【００９８】
この構成により、本実施形態によれば、偏差データｃと誤差角度θとの相関が低い場合にも、増加関数を乗算した標準偏差σ（Ｙ）を用いた単位磁気素子偏差和ａ’により求めた偏差データｃ’を用いることにより、従来例に比較して容易に、磁界の検出方向の交角の直角からずれた誤差角度θを検出することができる。
【００９９】
＜第３の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の構成は、図１に示す第１の実施形態による方位誤差補償装置と同様である。
以下、第１の実施形態と異なる動作について説明する。
すでに説明した第１の実施形態あるいは第２の実施形態において、磁界データの標準偏差が予め設定された標準偏差閾値を超えている場合、測定対象の３軸磁気センサに印加する電源電圧、電源線と接地線との間に設けられる抵抗及びコンデンサの数値等を変更し、標準偏差の値を調整している。
【０１００】
本実施形態においては、磁界データの標準偏差が予め設定された標準偏差閾値を超えている場合、抵抗及びコンデンサの数値の変更に加え、各磁気素子が１つの磁界データを出力する際、この磁界データを作成するときに平均化する磁界データの数の設定を変更する。
この平均化する磁界データの数の設定を変更することにより、所定時間において取得する磁界データの標準偏差が変化することになる。
すなわち、平均化する磁界データの数を多くするにつれ、所定時間において取得する磁界データの標準偏差が減少し、逆に、平均化する磁界データの数を少なくするにつれ、所定時間において取得する磁界データの標準偏差が増加することが考えられる。
【０１０１】
したがって、対照テーブルを生成する際に、この平均化を行う生データの数を換えて、偏差データｃあるいは偏差データｃ’と、誤差角度θとの相関を求める。この相関の結果から、対照テーブルから偏差データｃあるいは偏差データｃ’により誤差角度θを求めることが可能な、平均化する磁界データの数の範囲を示す平均化数範囲を予め決めておく。
そして、被測定対象の方位誤差補償装置の磁界データの標準偏差が予め設定された標準偏差閾値を超えている場合、各磁気素子（Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３）における平均化数の調整をこの平均化数範囲のなかで行う。
【０１０２】
また、上述した第１の実施形態から第３の実施形態において、磁気素子の駆動方式によっては、信号処理用集積回路に関連する種々の設定などにより、Ｘ方向磁気素子１１、Ｙ方向磁気素子１２、Ｚ方向磁気素子１３の磁界データにおける変動値が変化する。
磁界データの変動値が大きくなるにつれ、所望の検出範囲における誤差角度を求めるための磁気感度の線形性が得られなくなる。
この結果、磁界データの変動値により、磁気素子の磁気感度における磁界換算の精度が低下することで、検出方向の磁界データの精度が低下し、検出方向における磁界データの線形性が失われることになる。
【０１０３】
このため、磁気センサ部１における各磁気素子の磁界の検出方向において、この検出方向の特定２軸の交角を、上述した（１）式から（３）式を用いて求めるための評価が困難となる。
したがって、磁界データの変動値が大きい場合、高い精度で誤差角度を求めることができる対照テーブルの作成を行うことができなくなる。
精度の高い対照テーブルを生成するため、特定２軸における磁界の検出方向のなす交角の評価を行う場合、誤差角度の数値によらずに、磁気素子の磁界データにおける変動値の閾値である変動値閾値を設定しておくことが望ましい。
すなわち、対照テーブルを生成する際に、所望の検出範囲における誤差角度を求めることが可能な磁気感度の線形性が得られる変動値の幅に設定する。この変動値の幅とは、対照テーブルを作成する際に、磁界の強度を変化させて、磁気素子毎の磁界データを用いて最小二乗法で評価直線を生成し、この評価直線と磁界データとの差分を示す数値である。
【０１０４】
例えば、上記変動値閾値を求めるため、電源線と接地線との間の抵抗の抵抗値及びコンデンサの容量値、磁界データを取得する際の平均化回数などを調整することで、上述した変動値の幅を、より小さい値に変化させる。
そして、変動値の幅を変化させる毎に、測定した磁界データにより上記評価曲線を生成する。ここで、変動値の幅毎の評価曲線の傾き変化を検出し、変動値の幅の減少率が低下し、減少率が平衡となる変動値の幅を検出し、この平衡となる変動値の幅を変動値閾値として設定する。
【０１０５】
この変動値閾値を設け、この変動値閾値の範囲内となるように、磁界データの変動値を調整することにより、磁気素子の検出方向の磁気感度の線形性を保持させることができる。そして、この結果、（１）式から（３）式を用いて、磁気センサ部１の特定２軸の磁界の検出方向の交角を高い精度で求めることができ、偏差データθから誤差角度θを高い精度で求めることが可能な対照テーブルを生成することができる。
【０１０６】
＜第４の実施形態＞  
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の構成は、第１の実施形態から第３の実施形態のいずれかの方位誤差補償装置２を用いたセンサモジュールである。図１６は、第４の実施形態のセンサモジュール５００の構成例を示す図である。
センサモジュール５００は、磁気センサ部１、方位誤差補償装置２、傾斜角算出部３及び方位データ算出部４を備えている。
方位誤差算出部２は、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態のいずれかの構成であり、磁気センサ部１から出力される磁界データＸ、磁界データＹ及び磁界データＺにより、誤差角度θｘｙ、誤差角度θｙｚ、誤差角度θｚｘを求める。
【０１０７】
傾斜角算出部３は、内部に傾斜角センサを備えており、センサモジュール５００の傾斜角を求めて出力する。
方位データ算出部４は、傾斜角算出部３から供給される傾斜角と、方位誤差補償装置２から出力される誤差角度（θｘｙ、θｙｚ、θｚｘ）及び磁界データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とにより、センサモジュール５００の磁北の方位データを出力する。
また、方位データ算出部４は、磁界データＸ、磁界データＹ、磁界データＺの各々を、それぞれ誤差角度θｘｙ、誤差角度θｙｚ、誤差角度θｚｘにより、他軸成分を補正することにより、磁界データＸ’、磁界データＹ’、磁界データＺ’を求める。
そして、方位データ算出部４は、得られた磁界データＸ’、磁界データＹ’、磁界データＺ’によりセンサモジュール５００の磁気検出方向（地磁気方向）を求める。
【０１０８】
また、方位データ算出部４は、内部記憶部に対して、偏角βと伏角αとが予め書き込まれて記憶されている。
そして、方位データ算出部４は、内部記憶部の伏角αを読み出し、読み出した伏角αを、傾斜角により補正し、補正後の伏角α’を求める。
次に、方位データ算出部４は、図１８に示す磁界データＸ’（Ｈｘ）及び磁界データＹ’（Ｈｙ）とが含まれる２次元平面に対し、補正後の伏角α’を用いて磁気検出方向のベクトルを投影する。
次に、方位データ算出部４は、２次元平面に投影された方位ベクトルを、偏角βにより補正し、補正の結果得られたベクトルの方位データとして出力する。
【０１０９】
なお、図２１（ｂ）のずれも考慮する場合、Ｘ方向磁気素子１１あるいはＹ方向の磁気素子を基準に、いずれかの磁気素子の磁界の検出方向に磁界を印加して、設計上の検出方向とのずれを検出して縫製する必要がある。
例えば、Ｘ方向磁気素子１１及びＹ方向磁気素子１２の特定の２軸（各々の検出方向）がなす交角が直角である場合、３軸ヘルムホルツコイルにより、設計上のＸ軸方向に対する磁界を印加する。
そして、Ｘ方向磁気素子１１とＹ方向磁気素子１２との各々が検出する磁界データＸ及び磁界データＹにより、設計上の検出方向とのずれ角を検出し、磁界データを補正する。
本実施形態によれば、偏差データｃあるいは偏差データｃ’から簡易に、かつ高い精度で誤差角度θを検出することができる方位誤差補償装置２を用いることにより、複雑な工程を経なくとも容易に方位データを得ることが可能なセンサモジュールを提供することができる。
【０１１０】
また、図１における方位誤差補償装置２の誤差角度θを求める機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、誤差角度θを求める処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１１１】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１１２】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１１３】
１…磁気センサ部
２…方位誤差補償装置
３…傾斜角算出部
４…方位データ算出部
１１…Ｘ方向磁気素子
１２…Ｙ方向磁気素子
１３…Ｚ方向磁気素子
２１…計測部
２２…単位磁気素子偏差和算出部
２３…複合磁気素子偏差和算出部
２４…交角推定部
２５…対照テーブル記憶部
２６…磁界データ記憶部
５００…センサモジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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